Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
¿Quién dijo que se necesita una cerilla para encender fuego? Si se dispone de peróxido de sodio y serrín se puede hacer fuego con agua. E incluso si se sustituye el serrín por cereales de desayuno.
El experimento
El experimento se puede realizar en algún recipiente resistente al calor. En él se coloca serrín y peróxido de sodio (sólido). Si se dejan caer unas gotas de agua, al poco tiempo se iniciará una combustión que emite una llama brillante.
El mismo efecto podría conseguirse con almidón o glicerina y también con alimentos como los cereales de arroz inflado y la harina.
Esto es paradójico porque intuitivamente recurrimos al agua para apagar fuegos. Sin embargo, como se ejemplifica en este experimento, algunos fuegos los provoca el agua, e incluso el hielo.
Fundamentos
Agua y fuego
En realidad, el agua puede producir tres efectos sobre el fuego: apagarlo, iniciarlo y avivarlo, y también puede no afectarlo. Depende en gran parte del combustible y de su modo de reaccionar químicamente con el agua. Pero antes de explicar la base química del experimento conviene hacer una disquisición sobre la relación entre el agua y el fuego.
Un fuego normal necesita para mantenerse tres elementos: calor, combustible y oxígeno. Si se elimina cualquiera de ellos, el fuego se apaga.
Por otro lado, cuando se quema papel, madera, carbón, etc., el agua podrá extinguir el fuego por dos métodos: por enfriamiento o evitando el acceso del oxígeno.
Efectivamente, si el agua moja un combustible sólido que está ardiendo, este se enfriará. Y si el sólido lo sumergimos en agua, además de enfriarse no recibirá oxígeno. Si el combustible es líquido y menos denso que el agua (gasolina, queroseno, aceite de cocina…), la situación es diferente, ya que, al flotar el combustible sobre el agua, esta no puede “mojarlo” para enfriarlo ni puede evitar que le llegue oxígeno. (Por eso no se debe usar agua para apagar aceite que se está quemando). En los fuegos producidos por electricidad hay que tener en cuenta otros factores. Así, si la corriente eléctrica no se ha cortado no es una buena idea apagar el fuego con agua porque esta es conductora.
En los casos anteriores el agua ejerce un efecto más físico que químico. Pero en otros casos las reacciones químicas tienen una influencia decisiva sobre el fuego. Por ejemplo, el magnesio se quema de una forma muy llamativa al reaccionar con el oxígeno:
2 Mg(s) + O2(g) ⟶ 2 MgO(s)
Por otro lado, este metal prácticamente no reacciona con agua fría porque se recubre de una fina película de óxido (MgO). Pero el caliente puede romper la protección y reaccionar así con el magnesio expuesto:
Mg(s) + H2O(l) ⟶ MgOH(s) + H2(g)
Como se ve, se produce H2, que es un gas muy inflamable. Por lo tanto, agregar agua a un fuego de magnesio es muy contraproducente porque lo que se estará haciendo será proporcionar más combustible.
En resumen, el agua no siempre puede apagar el fuego y, lo que es peor, hay veces que lo enciende o aviva.
Agua y peróxido de sodio
El peróxido de sodio también reacciona con agua. Lo hace de esta forma:
Na2O2(s) + 2 H2O(l) ⟶ 2 NaOH(aq) + H2O2(aq)
Como se ve, se genera peróxido de hidrógeno (agua oxigenada). Si se han añadido solo gotas de agua al Na2O2 la concentración de H2O2 será muy alta, lo que favorecerá su tendencia a la descomposición con producción de O2:
H2O2(aq) ⟶ H2O(l) + O2(g)
Se trata de una reacción rédox de desproporción, pues el O pasa de tener estado de oxidación –1 en el H2O2 a estado de oxidación –2 en el H2O y 0 en el O2.
La reacción se favorece en medio alcalino, y esa es precisamente la situación en este caso, ya que el peróxido de sodio produce NaOH. Además, resulta fácilmente acelerada por gran variedad de catalizadores, por lo que es perfectamente posible que encuentre catalizadores adecuados en sustancias tan heterogéneas como el serrín o los cereales.
Por otro lado, a pesar de que muchas reacciones de descomposición son endotérmicas (por ejemplo, descomponer carbonato de calcio requiere mucho calor), la de descomposición del H2O2 es bastante exotérmica: su ΔH es de casi –200 kJ/mol. Esto supone que no solo se está produciendo O2 (y en concentración local alta), sino mucho calor. Ambos factores explican que, si están presentes compuestos orgánicos fácilmente oxidables, efectivamente se oxiden, pudiendo incluso producir llamas ya que tal oxidación generará aún más calor (piénsese en el serrín de la madera cuando se quema). Agréguese a eso que la primera reacción de las escritas, la del peróxido de sodio con el agua, también es exotérmica.
Por su lado, la sustancia orgánica que se emplee (el serrín, los cereales…) tiende a carbonizarse.
Seguridad
El agua oxigenada muy concentrada no tiene precisamente los efectos beneficiosos del agua oxigenada sanitaria, siendo, por el contrario, un producto químico peligroso. No obstante, en este caso se produce muy poca y además se descompone. Úsense guantes, en cualquier caso, y por supuesto gafas protectoras. Téngase en cuenta que el peróxido de sodio es corrosivo y está calificado como comburente.
Por otro lado, deben tomarse las lógicas precauciones en un experimento como este que produce fuego.
Referencias
- I. Fine. Some spectacular experiments in chemistry. J, Chem. Educ. 1931, 8, 929. DOI: 10.1021/ed008p929.
- Royal Society Of Chemistry. Just Add Water 10 – Rice Krispies & Sodium Peroxide. YouTube 2013. https://www.youtube.com/watch?time_continue=89&v=egYInYso10g.
Imagen de cabecera: Nick Uhas en YouTube.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
